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有限覆盖无单元法在岩土类弱拉型材料摩擦接触问题中的应用 被引量:12
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作者 栾茂田 田荣 +1 位作者 杨庆 张大林 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期137-141,共5页
介绍了平面弹性摩擦接触问题的参变量最小势能原理 ,进而在Simo等研究基础上推导建立了适合于岩土类等弱性受拉材料的扩展Lagrange乘子法的迭代格式 ,在无单元方法的理论框架下讨论了扩展Lagrange乘子法的具体数值实施过程 ,并进行了算... 介绍了平面弹性摩擦接触问题的参变量最小势能原理 ,进而在Simo等研究基础上推导建立了适合于岩土类等弱性受拉材料的扩展Lagrange乘子法的迭代格式 ,在无单元方法的理论框架下讨论了扩展Lagrange乘子法的具体数值实施过程 ,并进行了算例分析与比较研究 。 展开更多
关键词 裂纹 节理 非连续性 流形 有限覆盖-无单元法
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地震作用下锚固土质边坡稳定性解析 被引量:12
2
作者 年廷凯 刘凯 +2 位作者 黄润秋 张彦君 王亮 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2009-2016,共8页
极限分析上限方法在边坡地震稳定性评价中受到了广泛关注,但已有研究成果均针对某一类具体边坡,获得的解析解往往不具有普遍适用性。以上限定理为基础,基于组合对数螺线的旋转破坏机制,采用拟静力法,推导了具有任意坡面几何特征、任意... 极限分析上限方法在边坡地震稳定性评价中受到了广泛关注,但已有研究成果均针对某一类具体边坡,获得的解析解往往不具有普遍适用性。以上限定理为基础,基于组合对数螺线的旋转破坏机制,采用拟静力法,推导了具有任意坡面几何特征、任意土层分布和多排锚加固的复杂边坡外功率与内能耗散率平衡方程。在此基础上,结合强度折减技术和最优化方法,提出了地震作用下多排锚加固复杂边坡的稳定性安全系数和屈服加速度系数解析式,并结合Newmark法求解了边坡的永久位移,发展了锚固土质边坡地震稳定性的通用极限分析上限方法。通过典型算例验证与对比分析,表明本文方法具有较高的精度和广泛的适用性,最后将这一方法应用于实际工程。 展开更多
关键词 锚固边坡 复杂土坡 屈服加速度系数 地震永久位移 极限分析
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结构动力模型试验相似理论及其验证 被引量:75
3
作者 迟世春 林少书 《世界地震工程》 CSCD 2004年第4期11-20,共10页
通过几何比尺为2的两个有机玻璃模型的结构动力试验,验证了结构动力模型试验的弹性相似律和弹性力—重力相似律。得到了以下结论:(1)大小模型频率符合相似律,一阶频率误差为2.7%、4.1%,二阶频率误差为0、6.05%。弹性相似律比弹性力—重... 通过几何比尺为2的两个有机玻璃模型的结构动力试验,验证了结构动力模型试验的弹性相似律和弹性力—重力相似律。得到了以下结论:(1)大小模型频率符合相似律,一阶频率误差为2.7%、4.1%,二阶频率误差为0、6.05%。弹性相似律比弹性力—重力相似律更适合于频率预测的试验。(2)大小模型的加速度、应变符合相似律,弹性相似律的加速度误差为-1.55%~8.75%,应变误差为0.377%~7.297%。弹性力—重力相似律的加速度误差为3.07%~4.158%,应变误差为6.849%~12.959%。(3)不同相似律大小模型的时间比尺吻合很好。加速度与应变时程曲线的波形一致,既无漏峰也无错峰。 展开更多
关键词 结构动力模型 二阶 相似律 重力 加速度 误差 频率预测 应变 时程曲线 试验
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地震与水压力耦合作用下岩质边坡倾覆解析方法 被引量:9
4
作者 张彦君 年廷凯 +2 位作者 郑路 刘凯 宋雷 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第2期428-433,438,共7页
以往对平面破坏模式的岩质边坡稳定性评价,主要关注潜在滑坡体在自重、坡体内静水压力和地震荷载耦合作用下沿破坏面的抗滑稳定性,并未涉及各类外荷载作用线不通过潜在滑体重心而引起的绕坡趾倾覆稳定性。针对这一问题,提出地震与张裂... 以往对平面破坏模式的岩质边坡稳定性评价,主要关注潜在滑坡体在自重、坡体内静水压力和地震荷载耦合作用下沿破坏面的抗滑稳定性,并未涉及各类外荷载作用线不通过潜在滑体重心而引起的绕坡趾倾覆稳定性。针对这一问题,提出地震与张裂缝水压耦合作用下的岩质边坡倾覆稳定性解析方法,基于力矩平衡原理推导出岩质边坡抗倾覆稳定性系数的一般表达式;通过深入的变动参数比较研究,探讨张裂缝水压和地震荷载对抗倾覆安全系数的影响,认为水压是控制岩质边坡倾覆破坏的决定性因素,而地震荷载处于次要因素,其在一定程度上增加或减小抗倾覆稳定性。在此基础上建立不同参数组合下的岩质边坡抗倾覆稳定图,为工程技术人员快速评估饱水岩质边坡地震倾覆稳定性提供直接依据。 展开更多
关键词 岩质边坡 倾覆破坏 静水压力 地震荷载 解析方法
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非连续变形计算力学模型中的接触力元 被引量:5
5
作者 黎勇 冯夏庭 +1 位作者 栾茂田 王泳嘉 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1112-1115,共4页
阐述了多体系统中物体间的相对距离、接触的类型及其接触方式的判断法则,建立了物体间接触的力学控制方程及接触的传递与转换的实现方法·基于广义有限单元的物理覆盖的接触,以Coulomb摩擦接触准则为基础建立了接触力元,当非连续界... 阐述了多体系统中物体间的相对距离、接触的类型及其接触方式的判断法则,建立了物体间接触的力学控制方程及接触的传递与转换的实现方法·基于广义有限单元的物理覆盖的接触,以Coulomb摩擦接触准则为基础建立了接触力元,当非连续界面上的应力状态不违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元接触在一起,具有连续性;当非连续界面上的应力状态违背Coulomb摩擦接触准则时,两侧的广义有限单元具有非连续性,将产生相互滑移或脱离,分别相当于切向流动和法向流动·它可将连续性与非连续性有机地统一起来,为非连续变形计算力学模型合理地处理多体间的接触提供了力学分析方法· 展开更多
关键词 非连续变形 计算力学 多体系统 接触力元 界面 摩擦接触 广义有限单元
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线性波浪加载下海底斜坡失稳机制的数值分析 被引量:7
6
作者 刘敏 刘博 +2 位作者 年廷凯 印萍 宋雷 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第2期415-421,共7页
基于大型有限元软件ABAQUS中的荷载模块,添加一阶波浪力载荷模式,并结合强度折减技术,实现波浪力作用下海底斜坡稳定性与失稳机制的弹塑性有限元数值分析。引入典型算例,利用先前提出的波浪荷载下海底斜坡稳定性的极限分析上限方法开展... 基于大型有限元软件ABAQUS中的荷载模块,添加一阶波浪力载荷模式,并结合强度折减技术,实现波浪力作用下海底斜坡稳定性与失稳机制的弹塑性有限元数值分析。引入典型算例,利用先前提出的波浪荷载下海底斜坡稳定性的极限分析上限方法开展数值解的对比验证;在此基础上,通过深入地变动参数比较分析,探讨不同波长、波高和水深等波浪参数对计算结果的影响以及波浪力影响下海底斜坡潜在滑动面的变化规律,获得波浪荷载下海底斜坡失稳滑动机制的初步认识。 展开更多
关键词 海底滑坡 斜坡稳定性 弹塑性有限元分析 强度折减法 波浪荷载
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均布荷载作用下挡土墙后粘性填土的土压力计算 被引量:13
7
作者 年廷凯 栾茂田 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期17-22,共6页
基于极限分析下限定理,导出了均布荷载作用下倾斜坡面挡土墙后粘性填土的侧向土压力的解析解,并通过具体数值计算以图表的形式给出了填土摩擦角、无量纲粘结力cγz、无量纲荷载强度qγz及填土表面倾角α等参数不同组合情况下的综合主... 基于极限分析下限定理,导出了均布荷载作用下倾斜坡面挡土墙后粘性填土的侧向土压力的解析解,并通过具体数值计算以图表的形式给出了填土摩擦角、无量纲粘结力cγz、无量纲荷载强度qγz及填土表面倾角α等参数不同组合情况下的综合主动和被动土压力系数值,可供工程实践直接采用。在此基础上,就各参数对综合主动和被动土压力系数的影响进行了有意义的探讨。 展开更多
关键词 均布荷载 挡土墙 粘性填土 土压力 计算 极限分析
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潜型水平板水动力特性的数值研究 被引量:11
8
作者 康海贵 王科 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期1-8,共8页
运用数值解析方法研究一个位于自由水面下的水平、刚性薄板的水动力特性。这种水平板可作为一种固定式浮型防波堤使用。假定流体为势流,波浪为线性时间谐波,利用格林定理,可将拉普拉斯控制方程简化为第二类积分方程。采用线性分布的不... 运用数值解析方法研究一个位于自由水面下的水平、刚性薄板的水动力特性。这种水平板可作为一种固定式浮型防波堤使用。假定流体为势流,波浪为线性时间谐波,利用格林定理,可将拉普拉斯控制方程简化为第二类积分方程。采用线性分布的不连续单元,通过边界元法,可建立求解薄板源 Fredholm 强分布的一组线性代数方程组,引入三维格林函数计算各个基本单元,并由积分方程直接求得附加质量,阻尼力和散射力。结果发现当板非常接近自由表面时,在一定频率范围内,附加质量为负值。本文另一主要特点是引入了快速迭代算法,这种算法可大量节省计算机内存,计算单元数高达数千个并且具GMRES 有良好的收敛特性。 展开更多
关键词 潜型板 格林函数 附加质量 GMRES算法 阻尼系数 波浪 防波堤
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同轴电缆法布里-珀罗传感器的性能测试与分析 被引量:4
9
作者 周智 焦彤 刘嘉 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2017年第6期1-6,共6页
研究不同型号同轴电缆制作的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的感知性能对推广其实际应用具有重要意义。首先阐述了同轴电缆F-P传感器的基本原理,然后选取具有代表性的9种型号同轴电缆制作成F-P传感器,进行了应变和温度感知性能测试... 研究不同型号同轴电缆制作的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的感知性能对推广其实际应用具有重要意义。首先阐述了同轴电缆F-P传感器的基本原理,然后选取具有代表性的9种型号同轴电缆制作成F-P传感器,进行了应变和温度感知性能测试,通过对比分析各型号同轴电缆F-P传感器的感知性能指标,得到了一些具有实际工程应用价值的结论。 展开更多
关键词 同轴电缆 法布里-珀罗 传感器 不同型号电缆 应变和温度感知 性能测试
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平面广义四节点等参元GQ_4及其性能探讨 被引量:3
10
作者 栾茂田 田 荣 杨 庆 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第4期578-585,共8页
广义节点有限元是将传统有限元方法中的节点广义化,在不增加节点个数的前提下,仅通过提高广义节点的插值函数的阶次,从而达到提高有限元解精度的目的.与现有的p型和hp型有限元不同,在这种新的有限元中,节点自由度全部定义在节点处,在理... 广义节点有限元是将传统有限元方法中的节点广义化,在不增加节点个数的前提下,仅通过提高广义节点的插值函数的阶次,从而达到提高有限元解精度的目的.与现有的p型和hp型有限元不同,在这种新的有限元中,节点自由度全部定义在节点处,在理论与程序实现上与传统有限元方法具有很好的相容性,传统有限元方法是这种新方法的广义节点退化为0阶时的特殊情形.文中主要讨论了这一新方法的四节点等参元(记为GQ4)的形式.对GQ4进行的各种数值试验表明,所发展的广义四节点等参单元具有精度高且无剪切自锁与体积自锁等的特点. 展开更多
关键词 平面广义四节点 插值函数 有限元法 等参单元 广义节点 广义有限元 广义节点有限元法
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波浪作用下海床动力反应的数值分析 被引量:8
11
作者 栾茂田 王栋 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2001年第4期40-45,共6页
近海和离岸建筑物的地基通常处于连续不断的小风浪作用之下 ,可将其变形视为弹性。基于二维广义Biot理论 ,提出了线性或非线性波浪作用下饱和弹性海床动力反应的时域有限元数值解法。静力平衡条件和Biot方程组成的边值方程可视为其特例... 近海和离岸建筑物的地基通常处于连续不断的小风浪作用之下 ,可将其变形视为弹性。基于二维广义Biot理论 ,提出了线性或非线性波浪作用下饱和弹性海床动力反应的时域有限元数值解法。静力平衡条件和Biot方程组成的边值方程可视为其特例。在比较算例中 ,数值计算得到的孔压和有效应力幅值沿海床深度的分布与解析解十分吻合。土骨架和孔隙流体的加速度对海床动力反应的影响很小。具体算例表明 ,线性波沿缓坡海床传播时 ,土层中超静孔压和有效应力幅值随之增大 ,有可能发生滑动破坏。所提出的数值解法能够灵活地处理非线性波浪荷载。 展开更多
关键词 非线性波 海床 有限元 固结构论 孔隙介质 波浪作用
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混凝土裂缝端部粘聚力的计算 被引量:6
12
作者 徐世烺 王利民 《中国工程科学》 2002年第5期53-57,共5页
混凝土裂缝端部断裂过程区的粘聚力分布是导致混凝土断裂呈现非线性特性的重要原因。基于混凝土的断裂特性和虚拟裂缝端部存在粘聚力的分析模型 ,并通过分布函数的特性分析 ,提出了粘聚力分布函数的两种简化表达式 :一为单参数待定式 ,... 混凝土裂缝端部断裂过程区的粘聚力分布是导致混凝土断裂呈现非线性特性的重要原因。基于混凝土的断裂特性和虚拟裂缝端部存在粘聚力的分析模型 ,并通过分布函数的特性分析 ,提出了粘聚力分布函数的两种简化表达式 :一为单参数待定式 ,另一为双参数待定式。由变形体叠加原理 ,推导出计算单参数待定函数公式和计算双参数待定函数代数方程组。进而通过裂缝张开位移实测数据即可求得粘聚力分布 。 展开更多
关键词 裂缝端部 混凝土 建筑材料 裂缝张开位移 虚拟裂缝粘聚力 代数方程 断裂特性
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非连续变形计算力学模型中的广义有限单元 被引量:1
13
作者 黎勇 冯夏庭 +1 位作者 栾茂田 王泳嘉 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1004-1007,共4页
阐述了广义结点的数学覆盖和物理覆盖、覆盖的类型及其特征·在此基础上 ,由广义结点构造数学覆盖 ,并介绍了不同类型的数学覆盖·广义有限单元是由数学覆盖、物理覆盖和本构关系构成 ,不同特性的数学覆盖和本构关系可构成不同... 阐述了广义结点的数学覆盖和物理覆盖、覆盖的类型及其特征·在此基础上 ,由广义结点构造数学覆盖 ,并介绍了不同类型的数学覆盖·广义有限单元是由数学覆盖、物理覆盖和本构关系构成 ,不同特性的数学覆盖和本构关系可构成不同特性的广义有限单元 ,以模拟多体系统中不同特性的物体 ,如刚体、弹性体、弹塑性体、粘弹性体和粘弹塑性体等 。 展开更多
关键词 有限单元 有限块体 非连续变形 计算力学 广义结点 数学覆盖 物理覆盖
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非连续变形计算力学模型弹塑性数值分析方法及其应用 被引量:2
14
作者 栾茂田 黎勇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第5期530-535,共6页
在笔者所建立的非连续变形计算力学模型弹性分析方法基础上 ,进一步考虑材料的弹塑性 ,基于分区参变量最小势能变分原理 ,建立了非连续变形计算力学模型弹塑性分析的数学列式和求解方法 ,分析了不同材料特性的基础梁和岩基相互作用问题... 在笔者所建立的非连续变形计算力学模型弹性分析方法基础上 ,进一步考虑材料的弹塑性 ,基于分区参变量最小势能变分原理 ,建立了非连续变形计算力学模型弹塑性分析的数学列式和求解方法 ,分析了不同材料特性的基础梁和岩基相互作用问题。计算结果表明 :这种非连续变形计算力学模型弹塑性分析方法将材料的非线性与多体相互作用系统的接触非线性或界面非连续性相耦合 ,能够模拟多体间的非线性相互作用特性 。 展开更多
关键词 非线性 接触 相互作用 非连续变形 弹塑性分析 岩土工程
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广义Biot固结方程隐-隐式解法的推广及应用 被引量:2
15
作者 王栋 栾茂田 《世界地震工程》 CSCD 2002年第1期23-26,共4页
无条件稳定的隐-隐式交叉迭代法是求解u-p形式的广义 Biot理论有限元列式的一种高效数值方法,在此基础上提出了能够考虑孔隙流体加速度的新解法,扩展了隐一隐式解法的适用范围.将广义Biot理论两种u-p形式的有限元列... 无条件稳定的隐-隐式交叉迭代法是求解u-p形式的广义 Biot理论有限元列式的一种高效数值方法,在此基础上提出了能够考虑孔隙流体加速度的新解法,扩展了隐一隐式解法的适用范围.将广义Biot理论两种u-p形式的有限元列式作了统一表达,进而采用逐步积分法求解时域内的动力迭代方程。静力Biot理论描述的边值问题可视为其特例。通过波浪作用下弹性海床的动力反应分析,验证了所发展的数值解法的有效性。计算结果表明,土骨架和孔隙流体的加速度对海床动力反应的影响很小。 展开更多
关键词 固结理论 有限元 多孔介质 迭代法 隐-隐式解法 动力反应 海床 波浪作用
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粘弹性非均质地基动力柔度的样条半解析解法 被引量:1
16
作者 姬亦工 栾茂田 王复明 《振动工程学报》 EI CSCD 2000年第4期537-543,共7页
应用样条半解析法求解粘弹性非均质平面地基上条形基础的动力柔度系数。将地基划分为有限个水平条单元 ,位移函数表示为一次样条函数与 Fourier级数的乘积形式 ,根据复阻尼理论的拉格朗日方程 ,使问题归结为求解若干次低阶复代数方程。... 应用样条半解析法求解粘弹性非均质平面地基上条形基础的动力柔度系数。将地基划分为有限个水平条单元 ,位移函数表示为一次样条函数与 Fourier级数的乘积形式 ,根据复阻尼理论的拉格朗日方程 ,使问题归结为求解若干次低阶复代数方程。数值分析结果表明这一方法具有良好的精度 。 展开更多
关键词 条形基础 粘弹性非均匀地基 半解析法 动力柔度
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堆石坝坝坡的抗震稳定分析 被引量:6
17
作者 迟世春 《世界地震工程》 CSCD 2002年第4期11-17,共7页
目前分析堆石坝下游坡的抗震稳定性仍采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法,土体的抗剪强度多用莫尔-库仑准则。试验表明堆石材料的抗剪强度更符合非线性表达式。已有文献采用非线性抗剪强度分析堆石坝的抗震稳定性,但该方法的安全标准少见论... 目前分析堆石坝下游坡的抗震稳定性仍采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法,土体的抗剪强度多用莫尔-库仑准则。试验表明堆石材料的抗剪强度更符合非线性表达式。已有文献采用非线性抗剪强度分析堆石坝的抗震稳定性,但该方法的安全标准少见论证。本文对采用线性与非线性抗剪强度的有限元法和极限平衡法分析堆石坝坝坡稳定性进行了比较。结果显示,毕肖普法安全系数比瑞典法高2%~10%,采用非线性抗剪强度计算的安全系数比采用线性抗剪强度高15%~25%。与毕肖普法容许安全系数比瑞典法高同理,用非线性抗剪强度准则进行堆石坝坝坡稳定计算,其容许安全系数也应在线性准则的基础上提高。提高的幅度有待进一步积累经验。 展开更多
关键词 坝坡 抗震稳定分析 堆石坝 非线性抗剪强度
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不同高度面板堆石坝幅频反应的比较研究 被引量:1
18
作者 迟世春 《世界地震工程》 CSCD 2002年第3期6-9,共4页
一定的坝址地基未来所可能产生地震的卓越周期有一定范围。面板堆石坝的动力设计应尽量使坝体的高反应频率带与地基的卓越频率远离。不同高度面板堆石坝幅频反应比较研究的目的是弄清楚不同高度坝体的高动力反应频率带,为坝址与坝高的... 一定的坝址地基未来所可能产生地震的卓越周期有一定范围。面板堆石坝的动力设计应尽量使坝体的高反应频率带与地基的卓越频率远离。不同高度面板堆石坝幅频反应比较研究的目的是弄清楚不同高度坝体的高动力反应频率带,为坝址与坝高的配套选择提供参考。本文通过对50 m、100 m、150 m、200 m面板堆石坝幅频反应的研究表明,面板堆石坝最适合修建在岩基上,高坝比低坝适合修建的地基范围更广。 展开更多
关键词 面板堆石坝 动力幅频反应 地震 卓越周期 动力分析 水工建筑物 自振频率
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非关联流动的安定性理论及在土力学中的应用
19
作者 栾茂田 王飞 朱菊芬 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第1期50-56,共7页
将Melan静力型安定定理加以推广,使其适用于非关联流动法则下的土工结构的安定性分析.应用Palmer的方法构造塑性势面,根据其性质,证明了静力型安定定理在非关联流动法则下同样成立.在非关联的Mohr-Coulomb准则下,求解浅黏土层地基极限载... 将Melan静力型安定定理加以推广,使其适用于非关联流动法则下的土工结构的安定性分析.应用Palmer的方法构造塑性势面,根据其性质,证明了静力型安定定理在非关联流动法则下同样成立.在非关联的Mohr-Coulomb准则下,求解浅黏土层地基极限载荷,得到了比较合理的解答.最后,计算了非关联流动法则下的条形基础地基的安定载荷. 展开更多
关键词 非关联流动 安定性理论 土力学 应用 塑性势 条形基础
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有缝重力坝动力非线性数值计算模型及其应用
20
作者 黎勇 栾茂田 林皋 《世界地震工程》 CSCD 2004年第1期1-9,共9页
对于有缝重力坝的分析,基于连续介质力学的界面单元-有限元方法难于比较精确地模拟缝间的接触应力,从而无法合理地估算坝体应力与变形。作者对于多体系统和分区连续介质所发展的非连续变形计算力学模型能够根据接触界面的本构特性及其... 对于有缝重力坝的分析,基于连续介质力学的界面单元-有限元方法难于比较精确地模拟缝间的接触应力,从而无法合理地估算坝体应力与变形。作者对于多体系统和分区连续介质所发展的非连续变形计算力学模型能够根据接触界面的本构特性及其力学和运动学约束条件精确地再现受力过程中界面相互作用力的传递与非连续变形状态,本文将其应用于有缝重力坝的动力分析。实例数值分析表明该模型的计算结果从定性上讲是合理的,并且为判断坝体缝隙的工作状态与界面应力提供了有力的依据。 展开更多
关键词 有缝重力坝 连续介质力学 界面单元-有限元方法 坝体应力
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